Embed Size (px)
DESCRIPTION
mecanica
Citation preview
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA
MECÁNICA ELÉCTRICA
IMPLEMENTACIÓN DEL EQUIPO DE CONVERSIÓN DE GAS
LICUADO DE PETRÓLEO PARA REDUCIR EMISIONES DE GASES
CONTAMINANTES. MOTOR 1ZR, TOYOTA COROLLA. IMASA
MOTORS SAC. CHIMBOTE 2015.
TESIS PARA OBTENER EL TÍTULO PROFESIONAL DE
INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA
AUTOR:
MAURICIO VARGAS, DAVID NASARY.
ASESOR:
ING. GUTIÉRREZ ASCÓN, JAIME EDUARDO.
LÍNEA DE INVESTIGACIÓN:
MODELAMIENTO Y SIMULACIÓN DE SISTEMAS ELECTROMECÁNICOS
TRUJILLO - PERÚ
2015
1
[Esc
riba
una
PÁGINA DEL JURADO
-------------------------------------------
Presidente
-------------------------------------------
Secretario
-------------------------------------------
Vocal
ii
DEDICATORIA
Esta tesis lo dedico muy especialmente:
A nuestro Dios; quien nos ilumina, y nos guía a
seguir el camino correcto, nos prueba y nos da
esperanza ante los obstáculos que se presenta en la
vida.
A mis padres, por ser las personas que me
transmitieron sus experiencias, las que me sirvieron
para afrontar la vida, logrando formar en mí los
cimientos para lograr los objetivos y metas
propuestas.
En especial dedico esta tesis a mi amada
esposa Fany Sare Gonzales por su amor, permanente
cariño y comprensión.
A mis hijos Cristhian y Gonzalo quienes han
sabido comprenderme, brindándome todo su amor,
comprensión y apoyo en cada momento difícil de
este proceso, ellos se han mantenido a mi lado en
esta dura etapa siendo mi fuerza fundamental para
lograr esta meta.
iii
AGRADECIMIENTO
Agradezco en primer lugar a Dios por
iluminarme y darme aliento en los momentos más
difíciles.
A mi asesor metodólogo Ing. Jaime Eduardo
Gutiérrez Ascón, por las exigencias hechas en el
desarrollo de la tesis para culminarla
satisfactoriamente.
A mi asesor temático Ing. Robert Guevara
Chinchayán por su enorme colaboración, esfuerzo y
dedicación, en el desarrollo del presente trabajo,
pues han sido fundamentales para mi formación
como investigador, inculcado en mi persona un
sentido de seriedad y responsabilidad.
A mi esposa e hijos que con su incondicional
apoyo me dieron las fuerzas necesarias para culminar
mi formación profesional.
iv
DECLARATORIA DE AUTENTICIDAD
Yo David Nasary Mauricio Vargas, con DNI Nº 40565677, a efecto de cumplir con las
disposiciones vigentes consideradas en el Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad César
Vallejo, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica Eléctrica, declaro bajo juramento
que toda la documentación que acompaño es veraz y auténtica.
Así mismo, declaro también bajo juramento que todos los datos e información que se
presenta en la presente tesis son auténticos y veraces.
En tal sentido asumo la responsabilidad que corresponda ante cualquier falsedad,
ocultamiento u omisión tanto de los documentos como de información aportada por lo cual me
someto a lo dispuesto en las normas académicas de la Universidad César Vallejo.
Trujillo, 10 de octubre del 2015
-----------------------------------------------------------------
David Nasary Mauricio Vargas
v
PRESENTACIÓN
Señores miembros del jurado presento ante ustedes la tesis titulada “IMPLEMENTACIÓN
DEL EQUIPO DE CONVERSIÓN DE GAS LICUADO DE PETRÓLEO PARA REDUCIR EMISIONES DE
GASES CONTAMINANTES. MOTOR 1ZR, TOYOTA COROLLA. IMASA MOTORS SAC. CHIMBOTE
2015”, con la finalidad de determinar en qué medida la adecuada implementación del equipo de
conversión de gas licuado de petróleo; contribuye con la reducción de emisiones de gases
contaminantes en un motor 1ZR, vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC.
Chimbote 2015, en cumplimiento del Reglamento de Grados y Títulos de la Universidad César
Vallejo para obtener el Título Profesional de Ingeniero Mecánico Eléctrico.
EL AUTOR
vi
RESUMEN
Introducción. El objetivo principal del presente trabajo de investigación consiste en
determinar los puntos críticos de funcionamiento del motor para comparar las emisiones de
gasolina con respecto a las de gas licuado de petróleo (GLP) y realizar una adecuada programación
de ingreso de combustible, de esta manera lograr reducir los niveles de gases contaminantes.
Material y métodos. El estudio de la investigación consiste en la instalación de un kit de
conversión de GLP en un motor de combustión interna Toyota 1ZR año 2012. Aprovechando la
inyección electrónica de combustible original del vehículo, se procederá a la instalación del
equipo mencionado, el cual consta de componentes mecánicos, eléctricos y electrónicos, que se
acoplarán al sistema de inyección electrónica original del vehículo, para controlar la cantidad
exacta de gas licuado de petróleo que ingresa al motor. Para realizar este proyecto se utilizará
equipos de regulación y medición, la cual utilizaremos para la medición de gases contaminantes,
los datos registrados de ambos combustibles serán evaluados y comparados para luego ser
registrados y tabulados en una hoja de cálculo determinando los datos estadísticos descriptivos
que permitirán el análisis e interpretación para determinar los puntos críticos de funcionamiento,
que servirán para la toma de decisión en una buena regulación. Resultados esperados. Como
resultado de este proyecto esperamos reducir las emisiones de gases contaminantes del motor
muy por debajo de los límites máximos permisibles establecidos. Discusión esperada. Con el
desarrollo de este proyecto esperamos alargar la vida útil del motor y alargar los periodos de
mantenimiento.
Palabras claves: Inyección electrónica, kit de conversión, gases contaminantes.
vii
ABSTRACT
Introduction. The main objective of this research is to determine the critical points of
engine operation to compare the emissions of gasoline with respect to liquefied petroleum gas
(LPG) and make an appropriate entry setting fuel, thus achieving reduce levels of polluting gases.
Material and methods. The research study involves the installation of LPG conversion kit on a
Toyota internal combustion engine 1ZR 2012. Taking advantage of the original fuel-injected
vehicle, proceed to the installation of such equipment, which consists of components mechanical,
electrical and electronic, will be flattened to the original electronic injection system of the vehicle
to control the exact amount of liquefied petroleum gas entering the engine. To make this project
regulation equipment and metering is used, which use for measuring pollutant gases, the
recorded data of both fuels will be evaluated and compared to then be recorded and tabulated in
a spreadsheet determining descriptive statistics which allow analysis and interpretation to
determine the critical operating points, which serve to decision making in a good regulation.
Expected results. As a result of this project we hope to reduce emissions of gaseous pollutants
from the engine well below the limits set. Expected discussion. With the development of this
project we hope to extend the life of the engine and extend maintenance periods.
Keywords: Electronic fuel injection, conversion kit, polluting gases.
viii
I. INTRODUCCIÓN
7 Perú posee un gran parque automotor, y no es precisamente que lo fabrique y
comercialice en el exterior, es más bien un gran usuario de vehículos, para el particular autos y
motos, con especial énfasis en los automóviles. A veces se escucha decir que el automóvil es
sinónimo de progreso, pero me parece tanto errónea esta afirmación, pues para el caso de Lima la
cantidad es bastante elevada por no decir exagerada, hay ciudades en el mundo que con menos
vehículos son más desarrolladas. Los ciudadanos del Perú, sufrimos una contaminación ambiental
crónica y sumamente peligrosa especialmente en las ciudades con una alta actividad minera,
pesquera y en las ciudades con gran congestión vehicular debido al alto índice de emisiones de
gases contaminantes. La Ley N° 29380, ley de creación de la SUTRAN, señala dentro de sus
objetivos el de proteger la vida y defender el derecho de los usuarios en el ejercicio de la
prestación de servicio de transporte terrestre sujeto a supervisión, fiscalización y control. Esta
entidad es la encargada de supervisar el buen funcionamiento de las plantas de revisiones
técnicas vehiculares en el país, las cuales permiten la circulación de vehículos que emiten
emisiones de gases contaminantes por encima de los límites permisibles, debido a la falta de
fiscalización por parte de las entidades fiscalizadoras. Los ciudadanos esperamos que los
gobiernos hagan cumplir las normas de protección ambiental y las empresas actúen con
responsabilidad social, aplicando tecnología moderna para controlar las emisiones contaminantes
vehiculares evitando el impacto negativo a la salud y a la ecología. Es importante recordar que
estos metales pesados (plomo, mercurio, arsénico, etc.) en altos niveles en la sangre de nuestros
niños, provocan daños neurológicos irreversibles, que impedirán el desarrollo adecuado de sus
habilidades intelectuales, psico-afectivas y un pleno desarrollo en su adultez. ¿Quién se
responsabilizará de estos daños? ¿Las empresas irresponsables por provocarlos y/o el Estado por
no cumplir con su misión?
6 En los últimos años el parque automotor en el Perú ha crecido considerablemente, los
vehículos del transporte público tienen en promedio 16 años de antigüedad, los cual explica en
parte los aspectos negativos como el alto nivel de contaminación. Con las revisiones técnicas
vehiculares, se busca prevenir accidentes de tránsito causadas por fallas técnicas y contribuir a
reducir las emisiones de gases contaminantes, como así también de contribuir con el cuidado de
su vehículo. En algunas ciudades de nuestro país las plantas de revisiones técnicas vehiculares
debido a la falta de una adecuada gestión administrativa permite la circulación de vehículos que
no cumplen con las normas de emisiones de contaminantes.
5 Podemos separar el problema vial en dos grandes categorías; la excesiva cantidad de
automóviles y la falta de una adecuada distribución e infraestructura vial en el país. Ambos
1
radican en un desorden descomunal y en el excesivo tiempo que toma llegar de un destino al
otro. Al hacer un sondeo rápido, nos topamos con la sorpresa que los ciudadanos afirman que el
exceso de vehículos en el parque automotor, y por consiguiente el gran tránsito vehicular, es uno
de los problemas más urgente de nuestra ciudad aún por solucionar. La ciudad no está preparada
para el exceso de vehículos en el parque automotor.
4 La falta de capacitación y cultura del conductor al manejar en la ciudad, trae como
consecuencia que los conductores antiguos y nuevos manejen utilizando la ley de la jungla en
donde gana el más vivo y el más fuerte. En la realidad se puede observar el momento que los
autos se quedan obstruyendo las transversales y ocasionando así un atoramiento del tráfico; cosa
que trae consigo pérdida de tiempo, que podría ser utilizado en horas de trabajo o de estudio; al
mismo tiempo que se pierde dinero en combustible, etc.
3 Los fabricantes de los vehículos utilizan el término control de emisiones contaminantes en
automóviles a las tecnologías que se utilizan para reducir las causas de contaminación del aire
producida por los automóviles. Los sistemas de control de emisiones fueron requeridos en todos
los modelos de los vehículos producidos para la venta aproximadamente a partir de 1966, en la
actualidad a nivel mundial los fabricantes de los vehículos cumplen rigurosas normas
anticontaminantes, produciendo sus vehículos con modernas tecnologías que reducen
considerablemente las emisiones de gases contaminantes, las plantas de revisiones técnicas son
encargadas de verificar el buen funcionamiento de todos los sistemas en los vehículos,
principalmente el control de emisiones de gases contaminantes. Los controles sobre las emisiones
han reducido exitosamente las emisiones producidas por automóviles en términos de cantidad
por distancia recorrida. Sin embargo, el aumento sustancial en las distancias recorridas por cada
vehículo, así como el aumento del número de vehículos en circulación tiene como consecuencia
que la disminución total de las emisiones sea cada vez menor, debido al sensible control de
emisiones por parte de las plantas de revisiones técnicas vehiculares. Es importante sensibilizar al
gobierno sobre la importancia del control de la contaminación ambiental ya evidente por el
cambio climático, que va a provocar fenómenos naturales más intensos y frecuentes con enormes
pérdidas económicas y de vidas.
2 No nos cansamos de repetirlo; la falta de mantenimiento de los vehículos en nuestra
ciudad acorta la vida del motor, eleva el consumo de combustible, eleva el grado de
contaminación por emisiones de escape, y es un peligro para nuestra seguridad y la de los que nos
acompañan. Sobre todo si tienes un coche con varios años de antigüedad. La falta de uso y
cuidado del coche puede derivar en averías algunas con elevado presupuesto, que pueden
2
comprometer nuestra seguridad y nuestro bolsillo. El mejor remedio es La prevención y el sentido
común, se recomienda que se cumpla con los mantenimientos tradicionales del vehículo, para
asegurar el buen funcionamiento del motor y el mínimo grado de contaminación por emisión de
gases de escape.
1 En nuestra ciudad una de las principales problemáticas ambientales que enfrenta la
provincia es la contaminación por partículas y gases (humos de la industria de harina, conserva de
pescado, y parque automotor), sin embargo existen otros problemas de la misma índole que y
debemos enfrentar como lo son la contaminación por residuos sólidos que representan un riesgo
inminente para la población. Y así la contaminación en Chimbote va en alarmante crecimiento y
expansión, primero porque las fábricas pesqueras producen harina y conserva con tubos de
expulsión de gas contaminante en forma de vapor que son muy pequeños en altura y por ello se
esparcen más rápido en la población y el ambiente de la ciudad. También podemos mencionar
que debido al desproporcionado crecimiento de nuestro parque automotor, el inadecuado
mantenimiento de los vehículos automotores por una falta de control de las entidades
fiscalizadoras, a su vez por los flexibles controles de revisiones técnicas; en los últimos años, ha
generado un incremento sustantivo en los niveles de contaminación ambiental producidos por el
funcionamiento de los motores de dichos vehículos, en especial en las zonas urbanas, derivando
de esta situación efectos nocivos para la salud de las personas. Se sabe que el adecuado control
de emisiones contaminantes vehiculares, respetando los límites permisibles ya establecidos
significaría una considerable reducción de contaminación vehicular. Sabemos también que los
vehículos gasolineros convertidos para el uso de gas licuado de petróleo reducen
considerablemente sus emisiones de gases contaminantes. Tal es el motivo por cual se estudiará
la implementación del equipo de conversión de gas licuado de petróleo que consta de un
conjunto de componentes mecánicos y electrónicos, cuya unidad de mando controla la inyección
electrónica de combustible en el vehículo proporcionando la correcta relación aire combustible
por intermedio de los inyectores de gas, y así logrando optimizar la reducción de emisiones de
gases contaminantes, respetando los límites permisibles establecidos. Armonizar el progreso y los
adelantos tecnológicos con el crecimiento de la población sin perjudicar al entorno es tarea de
todos.
A continuación se presenta una serie de trabajos realizados, los cuales guardan relación con
el presente estudio, dichas investigaciones servirán para sustentar el tema en cuestión, así como
el logro de los objetivos planteados. En este sentido destacan:
3
Trabajo realizado por Álvaro Paredes y Paulo Condo (2009) denominado “Diseño e
implementación de un sistema alternativo de inyección electrónica de gas natural comprimido
(GNC) para un motor de combustión interna a gasolina de ocho cilindros en V”. Lo autores
establecen que la inyección electrónica de combustible permite la exacta dosificación del
combustible por medio de la comunicación de sensores con el módulo de control. En el caso del
controlador se lo eligió por las grandes prestaciones y las posibilidades de ampliar las
características del sistema, la inclusión del firmware bootloader en el Controlador Digital de
Señales (DSC) simplifica y agilita proceso de descarga de código al dispositivo, evitando el maltrato
empaque debido a la extracción e inserción constante desde el zócalo. Mientras más grande es la
cilindrada del vehículo se requiere que el caudal que entrega el gasificador sea mayor ya sea
aumentando la presión o aumentando el área de salida del gas. Cuando el motor tiene un
cubicaje alto, aumenta el número de cilindros, entonces la frecuencia en el sensor inductivo es
mayor puesto que hay más inyecciones en un ciclo de funcionamiento de un motor de
combustión interna. El rendimiento del motor mejora notablemente en función al costo del
combustible respecto al número de kilómetros recorridos. Las válvulas de inyección son
fabricadas para un tiempo de trabajo especificado en su ficha técnica caso contrario se averían
comenzando por el recalentamiento y posteriormente a su avería total.
También aporta al presente trabajo de investigación el de Sergio López Rojas (2008)
denominado “Consideraciones técnicas y económicas de vehículos a gas natural”. El autor relata
que el principal incentivo para buscar un crecimiento de la conversión vehicular es el económico,
por el costo inferior del gas natural respecto a los demás combustibles, sin embargo, existen otras
ventajas; La menor contaminación ambiental, debido a la ausencia total de plomo y benceno en el
gas natural, la mayor duración del motor (algunos sostienen hasta 10 años), mayor duración del
aceite, debido a la menor carbonización (cada 15,000 km.). En términos de aceleración, el índice
de octano de 130 del gas natural contribuye a asegurar un comportamiento cercano al de un
vehículo a gasolina normal. En los motores de servicio pesado, el comportamiento es levemente
mejor cuando operan con gas natural, debido a su mayor índice de octano y a la mayor relación
de compresión. Se pueden convertir a gas natural los automóviles alimentados con gasolina, ya
sea que tengan carburador o posean sistema de inyección. Es importante que el automóvil que se
pretenda transformar a gas natural esté en buenas condiciones de funcionamiento,
especialmente en lo que respecta a encendido e instalación eléctrica. En cuanto a la seguridad de
la utilización del gas natural comprimido, las normas de seguridad garantizan, generalmente, que
el riesgo de un incendio bajo condiciones normales de operación sea realmente muy bajo.
4
Asi como el trabajo realizado por Pablo Villavicencio Pino titulado “Diseño y construcción
de un banco electrónico de pruebas y limpieza de inyectores a gasolina”. El autor describe que las
comparaciones realizadas en base al estudio de los equipos de mantenimiento de inyectores a
gasolina, establecen que el mantenimiento de un banco electrónico de pruebas y limpieza de
inyectores a gasolina es la mejor opción para el rendimiento del motor. Se pudo constatar la
efectividad del mantenimiento d los inyectores por medio del ultrasonido, teniendo en cuenta el
funcionamiento de estos antes y después de la limpieza. La aplicación del equipo de limpieza
ultrasónica no se limita solamente a la limpieza de inyectores, sino que es de mucha utilidad para
el mantenimiento de otros elementos que requieran una limpieza de precisión. El uso adecuado
de los elementos electrónicos para el control delos inyectores y la bomba de combustible,
proveen el control seguro de estos elementos, ya que la programación del micro controlador está
dispuesta para que trabajen por tiempos establecidos de modo que impidan el sobre
calentamiento.
Otro estudio que también refuerza el trabajo de investigación, es el de Rilimar Cáceres
(2011) denominado “Evaluación de la factibilidad del uso del gas natural vehicular como una
alternativa energética para disminuir la contaminación ambiental por emisiones peligrosas”. De
acuerdo a este trabajo de investigación se llega a las siguientes conclusiones:
Actualmente el gas natural vehicular no se considera como combustible preferencial en
Venezuela.
El gas constituye un recurso energético que posee ventajas ambientales, técnicas y
económicas con respecto a los combustibles líquidos.
El programa de sustitución de gasolina por gas natural en vehículos contribuirá a mejorar la
calidad del aire en ciudades con alta densidad vehicular. El uso de GNV en el mercado interno,
libera grandes volúmenes de combustibles líquidos que traerán ingresos al país, necesario para
invertir en desarrollo social. La abundancia de reservas de gas asegura la participación de
Venezuela en el mercado energético, más allá del año 2050.
De la misma manera el trabajo realizado por Edison Carranza Zúñiga (2012) titulado
“Construcción de un banco didáctico para el funcionamiento y reconocimiento de partes de un
sistema de alimentación por (GLP) en un motor de explosión interna “. El autor relata que se
construyó un banco didáctico para el funcionamiento y reconocimiento de partes de un sistema
de alimentación por (GLP) en un motor de explosión interna de maraca VW gol 1.4 que servirá
para difundir de mejor forma los conocimientos a los compañeros estudiantes de ingeniería
automotriz. En este documento se pudo detallar y diferenciar las claramente las ventajas que
5
tiene el usar GLP con respecto a la gasolina en los motores de combustión interna. También el
autor relata que en el transcurso del tiempo los vehículos con carburador han sufrido una
evolución importante, siempre basada en la incorporación de nuevos dispositivos correctores,
para adaptarse a todas las condiciones de funcionamiento del motor, reducir el consumo de
combustible y limitar la emisión de sustancias contaminantes en los gases de escape .A pesar de
ello, las sucesivas normas anticontaminación han reducido tanto los valores de las emisiones de
los motores, que los carburadores finalmente no podían cumplirlas, por lo que los fabricantes han
procedido a su sustitución progresiva por los sistemas de inyección de gasolina, que cumplen
perfectamente con las exigencias planteadas por dichas normativas y las prestaciones exigidas a
los motores actuales; desde algunos años, la tendencia de los fabricantes ha sido la de montar
sistemas de inyección de gasolina sustituyendo en sus motores al carburador. Esto ha sido debido
al incremento en las prestaciones exigidas a los motores de explosión y a la serie de ventajas que
presenta este sistema respecto del anterior en cuanto a una reducción considerable de elementos
contaminantes en los gases de escape, aspecto decisivo para la norma anticontaminación, que
han ido reduciendo los valores de sustancias contaminantes en los gases de escape, hasta el
punto de que solo era posible cumplirlas, incorporando al motor un sistema de inyección de
gasolina. La inyección de gasolina tanto mecánica como electrónica, tiene como objetivo llevar a
cada cilindro el combustible exactamente necesario para el estado de servicio del motor en cada
momento. Para ello es necesario registrar el mayor número de datos posibles de funcionamiento
del motor, para la perfecta dosificación del combustible.
Por orto lado contribuye con nuestra investigación el trabajo realizado por Carlos Cáceres
Valencia y Marlon García Naranjo (2012) titulado “Implementación de un banco de pruebas de
inyección electrónica de un motor corsa 1.4 Lt. OBD II para el taller de ingeniería automotriz de la
escuela superior politécnica de Chimborazo”. Los autores relatan que el sistema OBD II
(Diagnóstico a bordo de segunda generación); es un sistema que permite diagnosticar los errores
que se producen en el vehículo sin necesidad de desmontar partes para descubrir la procedencia
de dicho error, este se caracteriza por ser un sistema estandarizado, que permite de manera fácil
ver que errores se han producido en un vehículo cualquiera. La más nueva adición a la
especificación OBD II es una interfaz eléctrica llamada CAN (Controller Área Network o
Controlador de área de entorno de red), todos los vehículos se estandarizan a la interfaz eléctrica
empezando en los modelos del año 2008.
Otra investigación realizado por Vladimir Silva Leal (2014) denominado “Estudio y
evaluación del comportamiento energético del motor de un conjunto motogenerador operando
6
con gas licuado de petróleo (GLP) de alto butano”. El autor relata que la composición del GLP
varía dependiendo de donde provenga y puede contener componentes más livianos como etanos
y más pesados como los pentanos. Es importante tener en cuenta que la calidad, composición y
especificaciones del GLP que se comercializa varía en función de la disponibilidad y condiciones
climáticas del sitio donde se realice su aplicación y uso, las cuales pueden ser muy diferentes al
sitio donde se realizó el proceso de separación del gas natural y como derivado de procesos de
refinación. El GLP a temperatura y presión normales permanece en fase gaseosa, pero tiene la
propiedad de pasar a estado líquido cuando es sometido a presión. Esta propiedad permite
facilitar su almacenaje, transporte y distribución; esto permite llevarlo a través de grandes
distancias caracterizadas por su difícil acceso de otro tipo de fuentes de energía a bajo costo. El
propano comienza a evaporarse arriba de los -43° C de modo que sus aplicaciones son más
comunes en aplicaciones de combustible gaseoso. El butano se evapora arriba de los 5° C, lo que
significa que el butano usualmente no se evapora de la misma forma que el propano. La alta
concentración de energía térmica generada en la llama, la uniformidad y precisión para controlar
la temperatura y la posibilidad de suministrarlo controladamente en diferentes aplicaciones dan
ventajas frente a otro tipo de combustibles tanto líquidos como gaseosos.
También contribuye con nuestra investigación el trabajo realizado por Darío Ávila y José
Ayala (2013), titulado “Estudio del comportamiento de motores a gasolina respecto de la
variación del octanaje”. Los autores concluyen que el octanaje de la gasolina no es un sinónimo de
calidad de combustible, es su capacidad antidetonante en función de la altura de operación del
vehículo, cuanto menor sea la relación de compresión de un motor, menor es el número de
octano requerido. El poder calorífico de la gasolina varía en función del contenido en carbono e
hidrógeno, y será mayor mientras mayor sea el contenido en hidrógeno. Los compuestos
oxigenados cuya cualidad es su alta capacidad antidetonante, poseen un poder calorífico de
menor valor que las gasolinas no oxigenadas. El consumo de gasolina en un motor de combustión
interna es inversamente proporcional al poder calorífico, por tanto cuanto menor sea el poder
calorífico mayor será el consumo de combustible. Esto ocurre en el caso de los alcoholes usados
como combustible en motores de combustión interna.
También el trabajo realizado por Mauricio Barrear Suárez (2012), denominado “Estudio del
sistema GLP como combustible alternativo de uso en vehículos automotrices”. El autor relata que
en comparación con las emisiones de los vehículos a gasolina y diésel, las emisiones de vehículos
impulsados por GLP contienen niveles más bajos de hidrocarburos (HC), óxidos de nitrógeno
(NOx). En el caso de equipos de conversión de quinta generación para vehículos inyectados
7
cuenta con una inyección controlada de combustible de acuerdo a las necesidades del motor,
siendo este uno de los sistemas con mayor seguridad de funcionamiento y más recomendable
para la reducción de emisiones. Llegando a la conclusión que el GLP es un combustible viable de
uso alternativo en vehículos automotores sobre todo en vehículos de transporte público que es
en donde se presentan una de las mayores fuentes de contaminación y sobre todo un gran
consumo de combustibles derivados del petróleo.
El trabajo realizado por Edwin Duque Cabrera y Juan Masaquiza Masaquiza (2013),
denominado “Implementación de un generador e inyector de hidrógeno en un motor de vehículo
Mazda BT-50 2.2 L, para reducir emisiones de gases contaminantes”. Los autores establecen que
el consumo de combustible luego de instalado el sistema de generación de hidrogeno ha
disminuido en un promedio de 8,91% esto implica una reducción considerable de contaminación.
El monóxido de carbono (CO) generado luego de implementar el generador disminuye en un
promedio de 55,5%, lo que es favorable por el medio ambiente. Los hidrocarburos HC (ppm) no
combustionados son sustancias nocivas y dañinas para la salud y el aire, se han reducido a un
promedio de 6 partes por millón lo que indica una disminución de 15,25% el dióxido de carbono
aumenta en promedio de 1,75%, lo que indica una buena combustión pesto que no hay mucha
variación en las dos pruebas la mescla sigue siendo estequiométrica; es decir que la relación aire
combustible se mantiene dentro de los parámetros normales para su máximo rendimiento, es
decir que para 1 kilogramo de combustible hay 14,7 kilogramos de aire, entonces la relación seria
14,7 a 1.
De igual manera contribuye con nuestra investigación el trabajo realizado por Julio Carrera,
Jimmy Vera y Alberto Miranda (2014-2015), denominado “Control de emisiones Jeep Wagoneer
1979”. Los autores concluyen que después de la instalación del catalizador en el vehículo
carburado, los resultados fueron satisfactorios, mostrando al convertidor catalítico como una
solución para reducir las emisiones en vehículos con sistema de combustible a carburador.
El trabajo realizado por Johana Medina Verdugo y Marco Castillo Medina (2012),
denominado “Diseño, construcción e implementación de un detector de fugas para los sistemas:
Control de emisiones evaporativas, lubricación, admisión y escape, para la escuela de ingeniería
automotriz de la ESPOCH”. Los autores establecen que esta máquina minimiza los tiempos y
facilita el trabajo de la detección de fugas, se ha hecho uso de elementos electrónicos para el
control u automatización de los componentes de la máquina para la generación de humo, estos
elementos proveen un control seguro ya que solo accionan el equipo por un lapso de 5 minutos,
8
evitándose el sobre calentamiento de los mismos .La distribución del detector se la realizó de la
manera más compacta, para facilitar su transportación, ocupando todo el espacio disponible
dentro de la estructura. El manual y guías de prácticas están estructurados de una manera que
facilitan la utilización del equipo y la protección del mismo. Aplicando la máquina de humo se
conseguirá disminuir la contaminación que producen los vehículos inconscientemente,
favoreciendo de esta manera al medioambiente y como resultado disminuirán los efectos en
nuestra salud. El detector de fugas tiene un costo inferior a los encontrados en el mercado, de
esta manera se facilita su adquisición, además es muy fácil de maniobrar y sus mantenimientos
son simples.
También aporta al presente trabajo de investigación, el de David Díaz Ubidia (2010),
denominado “Diseño y construcción de un sistema de control electrónico de dispositivos
anticontaminantes para vehículos de alimentación por carburador”. El autor concluye que los
resultados son totalmente satisfactorios, en primer lugar la operación del motor del vehículo
seleccionado ha sido normal, no presentó ningún problema una vez que el sistema electrónico
empezó a operar las electroválvulas y los gases que estas controlaban ingresaron nuevamente
hacia el motor. La conducción del vehículo es totalmente suave, el motor no se atranca ni se atora
en ningún parámetro. El consumo de combustible mejoró significativamente, antes de la
instalación de todo el equipo el rendimiento del motor del vehículo era de 19 Km/Galón de
combustible en cuidad y de 24 Km/Galón de combustible en Carretera. Una vez que el vehículo se
equipó con nuestro sistema electrónico de dispositivos anticontaminantes, el rendimiento del
motor del vehículo fue de 26 Km/Galón de combustible en cuidad y de 33 Km/Galón de
combustible en Carretera .El rendimiento del consumo de combustible del vehículo aumentó de
acuerdo al siguiente porcentaje:
• Aumento del Rendimiento de Combustible en la Ciudad: 26.31%
• Aumento del rendimiento de Combustible en Carretera: 26.92%
La proporción de gases contaminantes que son descargados a la atmósfera disminuyeron
significativamente como se mostró anteriormente en las tablas de comparación. El equipo
electrónico y todos los componentes que este incluye, serían fácilmente aplicables a otro tipo de
vehículos con motores que posean alimentación por carburadores en donde se conseguirían
similares resultados a los obtenidos en el vehículo seleccionado para este proyecto.
Trabajo realizado por Danny Vásquez Vélez (2015), denominado “Análisis del sistema del
control de emisiones del Chevrolet Sail 1.4L 2012”. El autor concluye que con el desarrollo de este
proyecto se cumplió con los objetivos planteados, mediante la realización de pruebas de
9
laboratorio lo que permitió determinar la cantidad de emisiones de gases contaminantes que
expulsa el vehículo Chevrolet Sail 1.4 al ambiente utilizando diferentes filtros de aire, bujías de
encendido calibradas a tres diferentes medidas. Se concluye lo siguiente:
• Cuando el motor se encuentra a 700rpm con combustible de 92 octanos las menores
emisiones de gases contaminantes, la tienen utilizando bujías marca DENSO calibrados sus
electrodos a 0,7mm y el filtro de aire marca SAMURAI.
• Cuando el motor se encuentra a 2500 rpm con combustible de 92 octanos las menores
emisiones de gases contaminantes las tienen utilizando bujías marca BOSCH calibrados sus
electrodos a 1mm y el filtro de aire ORIGINAL.
• Cuando el motor se encuentra a 700 rpm con combustible de 87 octanos la menor
emisiones de gases contaminantes las tienen utilizando bujías marca NGK con el electrodo
calibrado a 0,85mm y el filtro de aire ORIGINAL.
• Cuando el motor se encuentra 2500 rpm con combustible de 87 octanos las menores
emisiones de gases contaminantes las tienen utilizando bujías marca NGK con el electrodo
calibrado a 0,85 mm y el filtro SAMURAI.
El trabajo realizado por Viviana Duque Abalco e Ismael Jiménez Cajas denominado “Análisis
de impacto y control ambiental en base a la composición química de los gases de combustión
provenientes de máquinas y equipos de uso industrial utilizando el analizador de gases Testo 335
del laboratorio de conversión de energía de la ESPE”. Los autores concluyen que el valor que se
obtuvo en las emisiones está dentro de los límites establecidos en la norma. Las emisiones
vehiculares presentan concentraciones altas de gases contaminantes, pero son menos
importantes debido a que el uso del vehículo dentro de las instalaciones es restringido. La norma
TULAS (Texto Unificado de la Legislación Ambiental Secundaria), recomienda que los NOx no
superen una concentración de 550 mg/m3dentro de las emisiones de gases, de los resultados
obtenidos se puede concluir que está dentro de la norma. El analizador de gases Testo 335 mostró
una fácil utilización y programación para realizar mediciones de gases de la combustión que se
guardan automáticamente de la memoria interna para su posterior análisis, por su tamaño y peso
ligero es adecuado para realizar mediciones en chimeneas. El análisis de impacto y control
ambiental realizado en este proyecto beneficia a las empresas debido a que evalúa si la calidad
del aire en el ambiente dentro de la empresa es la adecuada para no comprometer la salud de los
trabajadores. También evalúa si las concentraciones de contaminantes se encuentran en el rango
que establece la norma, para evitar sanciones que podrían llegar al cierre definitivo de la
compañía.
10
Otro estudio que también refuerza el proyecto de tesis es el trabajo realizado por Carlos
Cáceres Valencia y Marlon García Naranjo (2012), denominado “Implementación de un banco de
pruebas de inyección electrónica de un motor Corsa 1.4 Lt OBD II para el taller de la escuela de
ingeniería automotriz de la escuela superior de politécnica de Chimborazo”. Los autores
concluyen que a través de la utilización del banco de pruebas se reforzara los conocimientos
adquiridos en el aula de forma práctica, siguiendo procedimientos que desarrollen el
razonamiento y la deducción del usuario. Se estudió y analizo todos los principios de inyección
electrónica a gasolina para posteriormente elaborar el banco de pruebas de una manera eficiente.
El banco de pruebas va a permitir al usuario analizar diferentes parámetros tanto electrónicos
como eléctricos y compararlos con los datos teóricos recibidos en el aula de estudio.
También el estudio realizado por Eduardo Alfonzo Carcelén Nava (2014), denominado
“Estudio de las emisiones atmosféricas de buses urbanos con motores diésel en Lima y Callao en
base a la metodología COPERT”. El autor concluye que la edad promedió del parque de vehículos
con motores diésel de transporte público de la ciudad de Lima y Callao es de 22.26 años. Además
el 68% de vehículos ingresó a prestar servicio de transporte público con más de 10 años de
antigüedad debido a la ley N° 25789. Los resultados obtenidos en niveles de emisiones muestran
un gran deterioro del parque automotriz de la ciudad debido a tecnologías obsoletas, 72.2% de
vehículos sin norma de emisión, vehículos con sistemas deteriorados por el tiempo y su recorrido.
Los sistemas de control de emisiones aplicados a vehículos modernos fabricados bajo normas de
emisiones más severas tienen un impacto importante en los niveles de emisiones generados. En el
caso que se reemplace todas las unidades de más de 15 años por buses Euro III, es decir
manteniendo la misma capacidad de transporte, las emisiones disminuyen hasta un 86%. La
ciudad de Lima requiere un cambio drástico en su flota de transporte público de buses con motor
diésel para mejorar la calidad del aire en la ciudad ya que en los tres casos planteados las
reducciones son del 40% a mas dependiendo del contaminante considerado. El efecto del
combustible disponible genera un 7.7% de elevación delas emisiones de CO y NO. Esto implica
que la calidad del combustible diésel tiene repercusión en la generación de emisiones dentro del
motor del vehículo. Las tecnologías aplicadas a buses modernos fabricados bajo normas de
emisión más estrictas reducen emisiones tóxicas pero por otro lado aumentan el consumo de
combustible produciendo más dióxido de carbono.
Por último también contribuye con nuestro proyecto de tesis el trabajo realizado por Luis
Díaz Gutiérrez (2002), denominado “Estimación de factores de emisión para vehículos
automotores de gasolina”. El inventario base combustible para el parque vehicular de gasolina
11
estimado para el año 2000, es inferior en 48% para el CO y 26% para los NOx respecto al
inventario oficial en 1998. En el caso de los hidrocarburos la diferencia entre ambos escenarios es
de 39%, pero en esta metodología no se contabiliza la contribución de las emisiones evaporativas
de combustibles en los vehículos.
I.1. Problema General
Es más importante para la ciencia, saber formular problemas, que encontrar soluciones” –
Albert Einstein.
En nuestro país existe carencia de talleres de conversión a GLP debidamente autorizados en
inscritos en el Ministerio de Transportes y Comunicaciones (MTC), de acuerdo a las estadísticas
entregadas por la Superintendencia de Transporte terrestre de personas, carga y mercancías
(SUTRAN) basadas en encuestas realizadas en el año 2014. Por lo tanto tenemos un gran
porcentaje de nuestro parque automotor de vehículos gasolineros convertidos a GLP con
emisiones de gases contaminantes que sobrepasan los límites máximos permisibles establecidos.
Esto se debe a una inadecuada implementación de los equipos de conversión.
Por todo lo expuesto se plantea el siguiente problema:
¿En qué medida la adecuada implementación del equipo de conversión de gas licuado de
petróleo; contribuye con la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR,
vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015?
I.1.1. Problemas específicos:
En la definición de los problemas específicos es fundamental identificar claramente la
pregunta que se quiere responder o el problema concreto a cuya solución o entendimiento se
contribuirá con la ejecución del proyecto de investigación.
Por lo tanto planteo los siguientes problemas específicos:
¿De qué manera la inyección electrónica de combustible del equipo de conversión de gas
licuado de petróleo, optimiza la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR,
vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015?
12
¿De qué manera la relación aire -combustible proporcionado por el equipo de conversión
de gas licuado de petróleo, influye en la reducción de emisiones de gases contaminantes en un
motor 1ZR, vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015?
¿De qué manera los inyectores de gas del equipo de conversión de gas licuado de petróleo,
influyen en la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR, vehículo Toyota
Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015?
I.2. Objetivos:
I.2.1. Objetivo General:
Los objetivos deben precisar la relación que debe existir entre el título de la investigación y
la hipótesis de trabajo. Deben ser claros y precisos, buscando no solo ser comprendidos por el
investigador, sino por otras personas, que pueden alcanzarse o no, pero que debe ser posible
verificar cuando culmine la ejecución del proyecto.
El objetivo general es el siguiente:
Analizar como el trabajo del equipo de conversión de gas licuado de petróleo; contribuye
con la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR, vehículo Toyota Corolla,
en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015.
I.2.2. Objetivos específicos:
Los objetivos específicos del presente estudio de investigación aluden a resultados
concretos que son constitutivos de la intervención y no una mera consecuencia, establecen el
“CÓMO”.
A continuación se presentan los objetivos específicos.
Comprobar como la inyección electrónica de combustible del equipo de conversión de gas
licuado de petróleo; optimiza la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR,
vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015.
Comprobar como la relación aire - combustible proporcionado por el equipo de conversión
de gas licuado de petróleo; influye en la reducción de emisiones de gases contaminantes en un
motor 1ZR, vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015.
13
Seleccionar correctamente los inyectores de gas del equipo de conversión de gas licuado de
petróleo; para optimizar la reducción de emisiones de gases contaminantes en un motor 1ZR,
vehículo Toyota Corolla, en la empresa IMASA MOTORS SAC. Chimbote 2015.
14
